Тяговий розрахунок трактора

Размещено на http://www.allbest.ru

24

Зміст

Вcтуп

1.Тяговий розрахунок трактора

1.1 Тяговий діапазон трактора

1.2 Маса трактора

1.3 Розрахунок номінальної потужності двигуна

1.4 Розрахунок основних робочих швидкостей трактора

1.5 Розрахунок передаточних чисел трансмісії й коробки передач

1.6 Показник енергонасиченості і металоємкості трактора

2.Побудова потенційної тягової характеристики трактора

3.Розрахунок і побудова регуляторної характеристики дизельного двигуна

4.Розрахунок і побудова теоретичної тягової характеристики трактора

5.Динамічні параметри трактора на транспортних роботах

Додаток

Вступ

Основним завданням курсової роботи є систематизація і закріплення знань студентів з основних питань теорії трактора і автомобіля.

Трактор та автомобіль-складні машини, і вимоги, що ставляться до них, настільки різноманітні, що для їх задоволення необхідна наявність низьких експлуатаційних якостей. Ці якості повинні в комплексі характеризувати ефективність роботи трактора та автомобіля в тих чи інших умовах. Найважливішими експлуатаційними якостями, що вивчаються в теорії трактора та автомобіля і представляють собою сукупність експлуатаційних властивостей, є продуктивність.

Продуктивність трактора залежить від ширини захвату агрегата, від потужності тягового опору робочих органів і від середньої швидкості руху машинно-тракторного агрегату, яка в свою чергу, визначається потужністю трактора.

Економічність трактора визначається собівартістю робіт, що виконуються, і залежить від величини витрати палива, мастильних матеріалів та їх вартості, витрати на технічне обслуговування і ремонт та інших факторів. У теорії трактора та автомобіля розглядаються головним чином, паливна економічність машини та її залежність від величини питомої витрати палива у двигуна при різних режимах роботи, від витрат, що виникають при русі машини, від підбору передач у трансмісії та інших конструктивних і експлуатаційних факторів.

Тяговий розрахунок трактора є одним з перших етапів при створенні нової машини. Однак проводять тяговий розрахунок і машин, що існують, з метою визначення потенційних можливостей трактора в конкретних умовах.

Студентам необхідно вміти розрахувати основні параметри машин з метою раціонального та ефективного їх використання в різних умовах сільськогосподарського виробництва та обгрунтувати експлуатаційні параметри трактора для даних умов роботи.

Курсова робота подається на захист у складі розрахунково-пояснювальної записки та графічної частини. Розрахунково-пояснювальна записка оформлюється охайним почерком на стандартних аркушах паперу.

Текстова частина повинна бути по можливості стислою і містити лише необхідні пояснення до розрахунків і обгрунтування розрахункових величин.

При виконанні розрахунків спочатку записується розрахункова формула з розшифровкою позначень, що входять до її складу. Потім у формулу підставляються числові значення величин і записується результат. Обов'язково вказується розмірність усіх вихідних і отриманих у результаті розрахунку величин. Формули нумеруються, номер вказують з правої сторони аркуша на рівні формули в круглих дужках. При проведенні одноманітних розрахунків їх результати рекомендується подавати у вигляді таблиць, які повинні мати нумерацію і назви.

Коефіцієнти, нормативні параметри і т.д., обрані студентом, повинні супроводжуватися посиланням на літературне джерело за допомогою цифр у квадратних дужках у відповідності з нумерацією списку використаних джерел.

Графічна частина виконується олівцем на папері формату А1(бажано міліметрового) згідно вимогам стандартів.

Вихідні дані для виконання курсової роботи приймаються з індивідуального завдання і за довідковими даними.

1.Тяговий розрахунок трактора

Необхідні тягові показники трактора можуть бути досягнутими та ефективно використаними тільки в тому випадку, коли будуть правильно обрані основні його параметри: маса, швидкість руху (передаточного числа трансмісії), потужність двигуна. Ці параметри визначають при тяговому розрахунку трактора.

1.1 Тяговий діапазон трактора

Трактор повинен бути розрахований на виконання всіх робіт, відповідно до його тягового класу і деяких робіт, віднесених до тягової зони сусіднього з ним попереднього класу. Перекриття тягових зон дозволяє виконувати деякі роботи тракторами суміжних класів, що розширює сферу застосування тракторів кожного класу.

Тяговий діапазон трактора визначається за формулою:

(1.1)

де і - відповідно номінальне тягове зусилля ( за завданням) і зусилля тяги трактора попереднього класу;

- коефіцієнт розширення тягової зони трактора, що рекомендується в середньому 1,3.

Для тракторів класу тяги 0,2 і 0,6 тяговий діапазон можна прийняти .Знаючи тяговий діапазон і номінальне тягове зусилля трактора, можна визначити його мінімальну силу тяги:

 (1.2.)

1.2 Маса трактора

Маса трактора оцінюється його станом. Якщо трактор не має заправочних матеріалів, баласту і тракториста, то така маса називається конструктивною (). Повністю заправлений трактор з трактористом і баластом буде мати масу експлуатаційну ().

Експлуатаційну масу колісного трактора можна визначити із наступних умов:

(умова по зчепленню),

(умова по типажу),

звідки . За умов рівності будемо мати:

, (1.3.)

де - номінальне тягове зусилля трактора за типажем, ;

- допустима величина коефіцієнта використання зчіпної ваги трактора, для колісних тракторів приймають =0,5...0,6, а для гусеничних - 0.6...0.65;

- коефіцієнт навантаження ведучих коліс (для тракторів типу 4К2 становить 0,75...0,80, а для 4К4 і гусеничних - 1,0).

- коефіцієнт опору коченню, для клісних трактирів можна прийняти 0,12, для гусеничних - 0,08;

- прискорення вільного падіння.

Конструктивну масу трактора, знаючи експлуатаційну, можна визначити за формулою:

. (1.4.)

1.3 Розрахунок номінальної потужності двигуна

Розрахунок номінальної потужності двигуна проводять з урахуванням номінального тягового зусилля трактора, сили опору коченню, маси трактора, витрат на тертя у трансмісії й необхідного запасу потужності двигуна.

Враховуючи вищевикладене, номінальна потужність двигуна визначається за формулою:

, кВт (1.5.)

де і - відповідно номінальне тягове зусилля (Н) і розрахункова швидкість (теоретична швидкість) на першій основній передачі, що відповідає номінальному тяговому зусиллю (за завданням);

- експлуатаційна маса трактора (кг) ;

- прискорення вільного падіння ;

- коефіцієнт експлуатаційного завантаження двигуна (приймається 0,85);

-ККД, що враховує втрати потужності у трансмісії і розраховують його за формулою:

, (1.6.)

де і - ККД, що враховують втрати відповідно в циліндричних і конічних передачах під навантаженням, = 0,985...0,99; = 0,975...0,98;

- ККД, що враховує втрати в трансмісії при холостому її прокручуванні, = 0,95...0,97;

і - числа пар відповідно циліндричних і конічних шестерень, що передають крутний момент на даній передачі, = 3..5, = 1.

Враховуючи складність визначення для тракторів 4К4, для них визначається як для тракторів 4К2, а потім зменшується на 0,02.

Механічні ККД трансмісії - величина змінна, однак для практичних розрахунків її приймають постійною на всіх передачах незалежно від потужності, що передається, і зазвичай вона дорівнює = 0,88...0,93.

1.4 Розрахунок основних робочих швидкостей трактора

Для розрахунку ряду основних робочих швидкостей трактора визначається діапазон швидкостей, який характеризується відношенням вищої робочої швидкості до швидкості на першій основній передачі:

(1.7.)

де - вища робоча швидкість, яку необхідно визначити.

Величина швидкісного діапазона підраховується за формулою:

(1.8.)

де - коефіцієнт припустимої мінімальної завантаженості двигуна рекомендується приймати рівним 0,85

Для розрахунків вищої і проміжних швидкостей необхідно визначити знаменник геометричної прогресії “”

Знаючи, що:

, (1.9.)

можна визначити

,

,

, (1.10.)

,

Звідси: . (1.11.)

Вища транспортна щвидкість у геометричну прогресію не входить. Проміжну транспортну швидкість визначають як середню геометричну величину між вищою транспортною і вищою швидкістю основного ряду за формулою:

або (1.12.)

(1.13.)

Остаточний ряд швидкостсй коректуеться відповідно до практичних можливостей підбору кількості зубців коробки передач трактора що проектується.

1.5 Розрахунок передаточних чисел трансмісії й коробки передач

Передаточне число трансмісії колісного трактора на першій передачі визначається за формулою:

 (1.14.)

де - номінальна частота обертання колінчастого вала, хв^-1;

- радіус кочення ведучого колеса трактора, м.

Радіус кочення ведучого колеса розраховується за формулою:

, м, (1.15.)

де і - відповідно посадочний діаметр і ширина профілю шини в дюймах (вказані в її позначенні);

(0,8...0,85) - коефіцієнт деформування шини ведучого колеса.

Розміри шин підбираються за допомогою додатку 4 в залежності від-навантаження на одне ведуче колесо трактора.

Для гусеничного трактора передаточне число на першій передачі відповідно визначається за формулою:

, (1.16.)

де - радіус початкового кола ведучого колеса, який розраховується за формулою:

, (1.17.)

де і - відповідно кількість активних зубців ведучого колеса і крок гусениці (м).

Решта передаточних чисел трансмісії розраховується за формулою:

, ; і т.д. (1.18.)

де - знаменник геометричної прогресії.

Знаючи розрахункові загальні передаточні числа трансмісії на кожній передачі- і передаточні числа шестерень з постійним зачепленням трактора прототипа , визначають передаточні числа коробки передач:

, ; і т.д. (1.19.)

де - передаточне число шестерень з постійним зачепленням трактора прототипа (додатки 1 і 2).

(1.20.)

де - передаточне число центральної передачі;

- передаточне число кінцевої передачі.

1.6 Показник енергонасиченості і металоємкості трактора

Енергонасиченість і металоємкість є важливими параметрами, що характеризують рівень технічної досконалості в галузі тракторобудування.

З підвищенням енергонасиченості трактора збільшується можливість підвищення продуктивності праці без суттєвого збільшення використання металу.

Енергонасиченість трактора характеризується відношенням номінальної потужності тракторного двигуна до експлуатаційної маси трактора. Величину енергонасиченості визначаюча за формулою:

, кВт/т (1.21.)

Металоємкість трактора характеризується відношенням конструктивної маси () до номінальної потужності двигуна (). Цей показник при постійному вдосконаленні конструкції трактора і підвищенні їх енергонасиченості безперервно знижується. Зниження металоємкості не повинно погіршувати зчіпні властивості трактора і знизити його надійність у роботі. Велечину металоємкості визначають за формулою:

, кг/кВт (1.22.)

трактор двигун потужність

2.Побудова потенційної тягової характеристики трактора

При експериментальному визначені (за стандартною методикою) і теоретичному аналізі тягових показників трактора використовується таке спрощене рівняння балансу потужності:

, (2.1)

де - ефективна потужність, яку розвиває двигун;

- потужність, яка втрачається у трансмісії на тертя в її механізмах, на переміщування масла і що споживається гідросистемою трансмісії;

- потужність, зумовлена втратами шидкості внаслідок буксування рушіїв;

- потужність, що втрачається на подолання опору коченню;

- потужність, яка використовується для переміщення машин або причіпних ланок автопоїзда, шо агрегатуються з трактором (тягова потужність).

Це рівняння відповідає рівномірному руху трактора по горизонтальному полю на робочій (основній) передачі. При цьому тягове зусилля прикладене так, що його лінія дії горизонтальна і розміщена у поздовжній вертикальній площині симетрії трактора.

Наочне уявлення про баланс потужості трактора за рівнянням (2.1.), а також про можливості трактора в заданих грунтових умовах дає його потенційна тягова характеристика, яка грунтується на припущеннях про те, що трактор оснащений автоматичною безступінчастою трансмісією і ККД цієї трансмісії такий самий, як у реальної. Перше припущення дає можливість передбачати повне використання номінальної потужності тракторного двигуна (стопроцентне завантаження двигуна при будь-яких значеннях тягового зусилля) , а друге - добитися, щоб криві потенційної характеристики мали загальні точки з кривими реальної характеристики

Потенційну тягову характеристику трактора будують у такій послідовності. У координатах проводять лінію номінальної потужності двигуна Обчислюють втрати потужності у трансмісії за формулою:

(2.2.)

і відкладають її у маштабі N вниз від лінії , внаслідок чого одержують лінію . За результатами тягових випробувань або на основі емпіричних залежностей будують допоміжну криву коефіцієнта буксування . Стандартна методика визначення коефіцієнта буксування ґрунтується на припущенні про те, що при холостому ході трактора (без тягового навантаження) немає втрат швидкості, тобто = 0. Теоретичні методи визначення коефіцієнта буксування передбачають використання математичних моделей процесів взаємодії рушіїв з грунтом. Через складнісь процесів взаємодії рушіїв із грунтом формули для розрахунку виходять громіздкими, з великою кількістю величин, визначення деяких з них пов'язане із значними труднощами. Тому при оцінці тягово-зчіпних властивостей користуються емпіричними даними. Професором Б.Я. Гінцбургом встановлена залежність коефіцієнта буксуванння колісних і гусеничних тракторів від безрозмірного параметра Р:

, (2.3.)

де - відносна сила тяги трактора, яка визначається за формулою:

 (2.4.)

Потенційна тягова характеристика трактора

Рис. 2.1.

Для гусеничних тракторів і колісних типу 4К4 = 1, тому величину відносної сили тяги визначають за формулою:

(2.5.)

Безрозмірні коефіцієнти а, , с залежать від типу трактора і грунтових умов. Для колісних тракторів приймають : а =0,2 ; Ь =0,8; с =8. Для гусеничних тракторів : а =0,04; Ь =0,5; с =8.

Коефіцієнт зчеплення рушія трактора з грунтом у заданих умовах роботи, приймається за додатком 3 відповідно до агрофону. Тягове зусилля трактора для потенціальної тягової характеристики приймається в наступних значеннях 0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; ; 1,2; 1,4 ; 1,5. Ці значення занести до таблиці 2.1.

Зчіпна вага трактора визначається:

(2.6.)

де - вага трактора експлуатаційна.

При буксуванні рушіїв відбуваються втрати потужності, падіння продуктивності і перевитрата палива, руйнування структури грунту і зниження його родючості. У звязку з цим на значення коефіцієнта буксування накладаються певні обмеження.

Наприклад, за вимогами агротехніки буксування тракторів при номінальному тяговому зусиллі не повинне перевищувати 16, 14 і 3% підповідно для колісних трактрів 4К2, 4К4 і гусеничних.

Граничні значення коефіцієнта буксуваня на стерні, за якими визначають номінальні тягові зусилля, становлять 18, 16 і 5 % відповідно для колісних тракторів 4К2 , 4К4 і гусеничних.

Після визначення коефіцієнта буксування обчислюють втрати потужності на буксування за формулою:

, (2.7.)

де - потужність, що відводиться до ведучих коліс.

Втрати потужності на буксуваня відкладають вниз від лівії і з'єднують плавною кривою.

Потім визначають теоретичну швидкість трактора, користуючись співвідношенням:

 (2.8.)

де - теоретична швидкість трактора, км/год;

- дотична сила тяги (колове зусилля на ведучому колесі), кН:

(2.9.)

де - сила опру коченню;

- коефіцієнт опору коченню.

(2.10.)

Значення теоретичної швидкості трактора заносять до таблиці 2.1. і будують відповідну криву, на потеційній тяговій характеристиці.

Втрати потужності на кочення трактора обчислюють за формулою:

(2.11.)

де - дійсна швидкість трактора, км/год.

(2.12.)

Розрахувавши втрати потужності на кочення трактора для ряду точок, відкладають їх у масштабі N вниз від кривої, що з'єднує точки втрати потужності на буксування.

Одержана при цьому нижня крива відбиває зміну тягової потужності . Ця крива відображає також тяговий ККД трактора , якщо відрізок номінальної потужності двигуна прийняти за =100%.

Таблиця 2.1. Потенційна тягова характеристика трактора

, кН		, %	, кВт	, км/год	, кВт	, кВт

Щоб з'ясувати, куди витрачається потужність двигуна при різних значеннях тягового зусилля , необхідно провести вртикалі через точки осі , відповідні цьому значенню. Точки перетину кожної вертикалі з кривими потенційної тягової характаристики визначають інтервали, які у масштабі N відповідають різним потужностям. Зверху до-низу це будуть: потужність, що втрачається у трансмісії , на буксування , на кочення , а також тягова потужність (рис. 2.1.). При граничних значеннях вся потужність двигуна втрачається: при =0 - в трансмісії і на кочення, а при = (тобто повністю використані зчіпні можливості трактора для завданого агрофону, тобто =100 %) - в трасмісії і на буксування.

Потенційна тягова характеристика дає наочне уявлення про зміни затрат потужності двигуна із збільшенням тягового зусилля: потужність, що втрачається у трансмісії, залишається незмінною; втрати потужності на буксування рушіїв зростають; Потужність опору коченню зменшується тягова потужність спочатку збільшується, а потім, досягнувши максимуму, зменшується.

На потенційній тяговій характеристиці видно і таке значення тягового зусилля , при якому тягова потужність і тяговий ККД мають максимальні значення, а сума втрат потужності мінімальна. Звідси випливає важливий висновок: для будь-якого трактора в певних ґрунтових умовах існує лише одне значення тягового зусилля, за якого він може працювати з максимальною ефективністю (а мінімальними непродуктивними затратами потужності).

Оскільки діапазон тягових зусиль, які необхідно подолати за допомогою тракторів при виконанні польових робіт, досить широкий і всі роботи повинні виконуватися з максимальною ефективністю, в основу побудови типорозмірного ряду сільськогосподарських тракторів закладений принцип тягових класів, відповідно до якого кожному тяговому класу відповідає певне номінальне тягове зусилля.

Номінальне тягове зусилля - це таке зусилля на гаку трактора, при якому на стерні (при нормальній твердості і вологості) його тяговий ККД близький до максимального, а коефіцієнт буксування рушіїв не перевищує у тракторів з двома ведучими колесами (4К2) 18 %, а чотирма (4К4) -16 %, у гусеничних- 5 %.

3.Розрахунок і побудова регуляторної характеристики дизельного двигуна

Регуляторна характеристика тракторного двигуна виражає залежність ефективної потужності, частоти обертання колінчастого вала , крутного моменту, питомої і годинної витрати палива від швидкісного і навантажного режимів роботи двигуна.

Розрахунок і побудову регуляторної характеристики двигуна в функції від швидкісного режиму рекомендується проводитив наступній послідовності .

Беручи різні значення частот обертання колінчастого вала двигуна з інтервалом 100...200 хв^-1 менше номінальної величини (за завданням), визначають поточні значення потужності двигуна на безрегуляторній гілці характеристики за емпіричною формулою:

(3.1.)

де і - поточне і номінальне значення частоти обертання колінчастого вала двигуна;

; - для дизелів з безпосереднім впорскуванням палива

; - для дизелів о вихрокамерним сумішоутворенням.

На регуляторній гілці характеристики приймають зміну потужності за законом прямої лінії від =0 до .

Для визначення =0 визначають частоту обертання колінчастого вала двигуна на холостому ходе за формулою :

 , хв^-1 (3.2.)

де - коефіцієнт нерівномірності регулятора, для сучасних тракторних двигунів приймають = 0,07...0,08.

Знаючи потужність і частоту обертання колінчастого вала двигуна, визначають крутний момент за формулою:

, кН·м (3.3.)

де - частота обертання колінчастого вала відповідно до потужності двигуна .

За питомою витратою палива при номінальній потужності двигуна визначають максимальну годинну витрату палива за формулою :

, кг/год. (3.4.)

Для холостого ходу двигуна приймають

, кг/год. (3.5.)

Проміжні точки годинної витрати палива на регуляторній гільці приймають за законом прямої лінії за годинною витратою палива і відповідною потужністю двигуна на регуляторній гілці, визначають питомі витрати палива за формулою:

 , г/кВт·год (3.6.)

Крива питомої витрати палива піднімається вгору при зниженні навантаження двигуна.

Питому витрату палива на безрегуляторній гільці при максимальному крутному моменті двигуна приймають на 5...10 % більше, ніж при номінальній потужності. Проміжні точки питомої витрати палива можна прийняти аналогічно дослідним даним відповідних двигунів.

Знаючи питому витрату палива на безрегуляторній гілці, визначають відповідну годинну витрату полива за формул

, кг/год (3.7.)

Результати розрахунків показників роботи двигуна заносять до таблиці 3.1. для побудови регуляторної характеристики.

Користуючись одержанними розрахунками, будують графік регуляторної характеристики дизельного тракторного двигуна у функції від частоти обертання колінчастого вала двигуна

На рис . 3.1. наведено загальний вид швидкісної регуляторної характеристики, що показує характер зміни

.

Обов'язковими розрахунковими точками на регуляторній гілці характеристики будуть точки 6,7 (рис.3.1.), у яких значення потужності відповідно дорівнює 0,8 і 0,5 . Значення всіх параметрів у розрахункових точках 5,6, і 7 заносять до таблиці 3.1.

Регуляторна характеристика двигуна

Рис. 3.1.

Ділянку характеристики, що розташована зліва від точкі (точка, де крутний момент має максимальне значення), слід вважати не робочею. На цій ділянці двигун робить не стійко і при незначному додатковому перевантаженні може заглохнути.

Регуляторна характеристика двигуна

, хв-1	, кВт	, кН·м	, кг/год	, г/кВт·год
· · · · ·

Регуляторна характеристика, побудована у функції від частоти ооертаня, не зручна для користування, оскільки регуляторні гілки розташовані у них на малому відрізку вісі абсцис. Це перешкоджає аналізу завантаження двигуна та йоги економічності на основних робочих режимах. Тому регуляторні характеристики тракторних двигунів, будуються у функції від ефективної потужності (рис.3.2.).

Навантажувальна характеристика

Рис. 3.2.

4.Розрахунок і побудова теоретичної тягової характеристики трактора

Визначивши основні конструктивні й економічні параметри тракторного двигуна і трактора в цілому, починаємо розрахунок і побудову теоретичної тягової характеристики трактора, яка дозволяє отримати наочне уявлення про тягові та паливно-економічні показники на різних режимах його роботи.

Рис. 4.1.

Теоретична тягова характеристика трактора (рис. 4.1.) складається з двох частин: верхньої і нижньої. Нижня частина графіка має допоміжне значення і служить для нанесення основних початкових параметрів тракторного двигуна. У верхній частині графіка наносять ряд кривих, що показують, як в заданих грунтових умовах, при сталому русі на горизонтальній ділянці, в залежності від навантаження на гаку трактора змінюються його основні експлуатаційні показники буксування ведучих органів, швидкості руху, тягові потужності, питомі витрати палива та умовний тяговий ККД трактора.

Теоретичний розрахунок і графічну побудову теоретичної тягове характеристики трактора виконують у такій послідовності: на аркуш; міліметрового або креслярського паперу наносять на нижній його частині вісі координат з повернутою віссю ординат вниз. Потім по вісі абсцис від початку координат О¹ у прийнятому масштабі відкладають для кожної передачі максимальну дотичну силу тяги, що підрахована за формулою:

(4.1.)

і номінальну

(4.2.)

де - максимальний крутний момент двигуна (табл. 3.1.);

- крутний момент двигуна при номінальній частоті обертання колінчастого вала (табл. 3.1.);

- передаточне число трансмісії;

- ККД, що враховує втрати потужності у трансмісії;

- радіус кочення ведучого колеса.

Дотична сила тяги трактора прямо пропорційна крутному моменту двигуна, тому по вісі абсцис від точки О¹ для кожної передачі у прийнятому масштабі наносяться крутні моменти двигуна і відповідно дотичним силам гяги і .

Для зручності побудови теоретичної тягової характеристика трактора на вісі (або на окремих лініях, паралельних цій осі) позначають точки які відповідають і на різних передачах, і через ці точки проводять вертикалі.

Потім по вісі ординат вниз наносяться масштабні шкали ефективної потужності , годинної витрати палива і частоти обертання колінчастого вала двигуна з таким розрахунком, щоб графіки у регуляторній зоні не перетинались. Потім будують залежності , і від використовуючи проведені вертикалі і дані табл. 3.1.

При цьому утворюються пучки кривих зі спільним центром у точці О¹, криві зі спільним центром у точці і пучок кривих зі спільним центром у точці , - відповідні холостому ходу двигуна. Точки перетину (вершини) кривих усіх показників регуляторної характеристики двигуна повинні знаходитися на горизонтальній прямій і по вертикалі відповідати номінальним моментам двигуна.

Криві, розташовані в нерегуляторній зоні у межах від до , для кожної передачі будуються по розрахункових точках регуляторної характеристики (табл. 3.1.). Нанесені криві на графік регуляторної характеристики для кожної передачі повинні закінчуватися при максимальних значеннях крутних моментів .

Прикладом побудови навантажувальної характеристики двигуна в функції від крутного моменту може бути нижня частина теоретичної тягової характеристики трактора (рис. 4.1.). Слід враховувати, що у зоні перевантажень від до криві , , будуються по точках регуляторної характеристики, а у зоні дії регуляторів ці показники зображують прямими лініями.

Після побудови навантажувальної характеристики визначають силу опору коченню за формулою:

(4.3.)

де - коефіцієнт опору коченню для даних грунтових фонів роботи;

- експлуатаційна вага трактора.

Величин сили опору коченню відкладають по вісі абсцис вправо від точки О¹ до точки О, у масштабі дотичної сили .

Одержана точка О буде початком координат безпосередньо тягової характеристики трактора. По вісі абсцис у масштабі дотичної сили від точки О відраховується сила тяги на гаку трактора, і визначається вона за формулою:

(4.4.)

де - тягове зусилля на гаку трактора.

По вісі ординат вгору будуються у своїх масштабах тягові показники трактора - буксування рушіїв , швидкості руху , тягові потужності на гаку , питому витрату палива і умовний тяговий ККД .

Величина коефіцієнта буксування підраховується за формулами (2.3.; 2.4.; 2.5.; 2.6.). Він являється спільним для всіх передач трактора.

Потім для кожної передачі визначають швидкість руху при (холостий хід трактора) за формулою:

(4.5.)

де - частота обертання колінчастого вала при холостому ході трактора (визначається з нижньої частини тягової характеристики).

Знаючи величину буксування і частоту обертання колінчастого вала, підраховують для кожної передачі робочі швидкості руху за формулою:

 (4.6.)

За обчисленою швидкістю руху трактора , що працює на даній передачі, і відповідною силою тяги на гаку розраховуємо тягову потужність :

(4.7.)

Для оцінки паливної економічності трактора визначають питомі витрати палива за формулою:

, г/кВт·год (4.8.)

де - відповідні годинні витрати палива по нижній частині графіка регуляторної характеристики двигуна, кг/год.

Умовний тяговий ККД трактора підраховується за формулою:

(4.9.)

де і - визначаються за графіком тягової характеристики.

Перевірку провести за формулою:

(4.10.)

 де - ККД, що враховує втрати потужності у трансмісії;

- ККД, що враховує втрати потужності на кочення;

- ККД, що враховує втрати потужності на буксування.

Якщо розрахунок за двома формулами виконаний вірно, то результати розрахунків повинні збігатися або бути близькими.

Для побудови теоретичної тягової характеристики трактора одержані розрахункові тягові показники для кожної передачі заносяться у таблицю за наступною формою (табл. 4.1.)

Після вибору масштабів , , , і , а також розміщення їх осей так, щоб криві не накладались одна на одну, виконують побудову.

Баланс потужності трактора складається для однієї з передач при номінальній частоті обертання колінвала. Тягова потужність береться з таблиці 4.1., а потужність , і визначаються за формулами (2.2.), (2.7.), (2.11.) і заносяться до таблиці 4.2.

Тягові показники трактора

Передача

Розрахункова точка

, кВт

, хв-1

, кг/ год

, кН

, кН

, %

, км/ год

, кВт

, г/ кВт·год

І

1 2 3 і т.д.

ІІ

1 2 3 і т.д.

Таблиця 4.2 Баланс потужності трактора

Складові балансу	, кВт	%
Разом		100

5.Динамічні параметри трактора на транспортних роботах

Аналіз динамічних якостей трактора на транспортних роботах виконують у колісних тракторів на вищій і проміжній транспортних швидкостях, а в гусеничних тракторів на вищій транспортній і вищій швидкості основного ряду.

Вища транспортна швидкість подається в завданні на курсову роботу, а і одержують за допомогою розрахунку у першому розділі.

Передаточні числа на транспортних передачах визначають за формулою:

, (5.1.)

де - номінальна частота обертання колінчастого вала , хв^-1;

- радіус колеса , м;

- транспортна швидкість трактора , км/год.

Потім розраховують і будують універсальну динамічну характеристику трактора у такій послідовності.

Задаються рядом значень частот обертання колінчастого вала двигуна (точки 1…7 рис. 3.1.). Для обраних частот обертання колінчастого вала двигуна визначають відповідні швидкості трактора на кожній передачі:

(5.2.)

Розраховують величину дотичної сили тяги:

, (5.3.)

де - значення крутного моменту, що розвиває двигун, при відповідних частотах обертання колінчастого вала.

Визначають силу опору руху, створювану повітрям за формулою:

(5.4.)

де - сила опору руху, створювана повітрям, Н;

- коефіщент опору повітря, для тракторного поїзда приймають 0,7…0,75 Н-с²/м⁴;

- площа проекції тракторного поїзда на площину що перпендикулярна до його поздовжньої осі (лобова площа) м². Приймається студентами самостійно;

- швидкість руху трактора , км/год.

Визначають величину динамічного фактору:

(5.5.)

де - безрозмірна нсличина , що являє собою уанас сили тяги який прнходиться на одиницю ваги;

- експлуатаційна вага трактора.

Одержані значення , , і Д заносять в таблицю 5.1., а значння Д , для обох передач наносять на графік (5.1.), який дає наочне уявлення про динамічні властивості трактора.

Таблиця 5.1.Динамічна характе дієтика трактора.

Передача	Розрахункова точка	,хв-1	V, км/год	Р, Н	, Н	Д
	1 2 3 4 і т.д.

Але розрахована динамічна характеристика призначена для трактора, який працює без навантаження на гаку.

Щоб користуватися характеристикою при роботі трактора і різною силою тяги на гаку необхідо її доповнити і зробити універсальною.

Для цього виконуються додаткові побудови з метою надання характеристиці універсальності, тобто придатності для визначення Д при будь якому навантаженні трактора .

По - перше, у верхній частині графіка проводять вісь коефіцієнта навантаження трактора Г, що являє собою відношення ваги тракторного поїзда до власної ваги трактора :

(5.6.)

Обравши масштаб Г , позначають на осі значення, що дорівнюють одиниці у точці перетину осей Д осі Г, відповідну Г=2, проводять вертикаль на яку наносять масштаб Д, вдвоє більший ніж на осі Д.

Через точки одинакових значень динамічного фактору на осях Д і вертикалі проводять проміні, що являють собою лінії однакового значення динамічного фактора



Рис. 5.1.

Для визначення динамічного фактора при будь якому навантаженні трактора обчислюють коефіцієнт навантаження трактора Г, через точку осі Г, що відповідає обчисленому значенню, проводять вертикаль. У точках перетину вертикалі з променями визначають значення динамічного фактора Д, (вони будуть такі ж, як і в будь-якій іншій точці перетину відповідних променів з вертикалями, у тому числі і з віссю Д , на якій ці значення вказані).

Універсальна динамічна характеристика дозволяє розв'язувати задачі, пов'язані з використанням тракторів у різних шляхових і навантажувальних умовах. Між динамічним фактором і параметрами , що характеризують опір руху трактора , є наступна залежність:

(5.7.)

де - приведений коефіцієнт дорожнього опору;

- коефіцієнт, що враховує обертальні маси при розрахунку сил інерції;

- прискорення або (сповільнення) поступального руху;

- прискорення вільного падіння.

При сталому русі . В загальному випадку:

(5.8.)

де - коефіцієнт опору коченню, для заданих грунтових фонів роботи;

- кут підйому (схилу) дороги.

Якщо кути невеликі , то можна прийняти , а , де - нахил дороги, що являє собою відношення перевищення однієї точки дороги над іншою до відстані між цими точками, маючи на увазі, що знак плюс відповідає підйому, а мінус - спуску. У таких випадках

(5.9.)

У тих випадках , коли кути , слід користуватися формулою (5.8.)

Розглянемо основні задачі які дозволяє розв'язувати універсальна динамічна характеристика: визначати максимальну швидкість, яку може розвинути трактор у заданих дорожних і навантажувальних умовах; визначати максимальний підйом, який може подолати трактор при встановленому русі на заданій передачі; визначати максимальне прискорення, яке може розвинути трактор на заданій передачі; визначити максимальну вагу причепа, який може буксирувати трактор на заданій передачі, якщо відомі дорожні умови.

Література

Скотников В.А., Мащенский А.А., Солонский А.С. Основн теории и расчета трактора и автомобиля. М.: Агропромиздат, 1986.-383с.

Чудаков Д.А. Основы теории и расчета трактора и автомобиля. М.: Колос. 1972.-384 с.

Водяник І.І. Експлуатаційні властивості тракторів і автомобілів. К.: Урожай, 1994.-224 с.

Гуськон В.В. Тракторы. Ч.II. Теория. Минск: Вышейшая школа, 1977".-384 с.

Литвинов А.С. Фаробип Я.Е. Аптомобиль. Теория эксплуатационных свойств. М: Машиностроение, 1989.-240 с.

Гуськов В.В. и др. Тракторы. Теория. М.: Машиностроение, 1989.-376с.

Александров Г.Я. н др. Тракторы и автомобили. Методические указания. М.: ВСХИЗО, 1986-47 с.

Руденко В.А. Тяговий расчет трактора. Методические указания. Сумы: ИПП "Мрия-1" ЛТД, 1995.-36 с.

Руденко В.А. Динамический расчет и топливная зкономичность автомобиля. Методические указания. Сумы: 1987.-17 с.

Войтюк Д.Г., Дацпшин О.В., Колісник В.С. та ін. Дипломне та курсове проектування. К.: Урожай, 1996.-192 с.

Додаток

Завдання для тягового розрахунку трактора. Таблиця 3

№ п/п	Марка трактора прототипа	Номі-нальне тягове зусил-ля, кН	Фон поля	Число робочих передач	Розрахункова швидкість на першій передачі, км/год	Номінальна частота обертання колінчастого вала, об/хв	Питома витрата палива при ном. потужності двигуна, г/квт*год.
1	2	3	4	5	6	7	8
1	Т-25	6	Стерня	3	5	1800	220
2	Т-16	6	Луг некошений	3	5,5	1850	225
3	ЛТЗ-55 (Т-40М)	9	Луг скошений	3	6	1900	230
4	МТЗ-80	14	Цілина	3	6,5	1950	235
5	МТЗ-82	14	Поле свіжовиоране	3	7	2050	240
6	МТЗ-100	14	Поле культивоване	3	7,5	2100	245
7	МТЗ-102	14	Переліг 2-3 річн.	3	5,3	2150	250
8	ЮМЗ-6Л	14	Злежана рілля	3	5,7	2200	220
9	Т-150К	30	Стерня	3	6,3	1800	225
10	К-701	50	Луг некошений	3	6,7	1850	230
11	Т-70С	20	Луг скошений	3	5	1900	235
12	ДТ-75М	30	Цілина	3	5,5	1950	240
13	Т-150	30	Поле свіжовиоране	3	6	2050	245
14	Т-25	6	Поле культивоване	3	6,5	2100	250
15	Т-16	6	Переліг 2-3 річн.	3	7	2150	220
16	ЛТЗ-55 (Т-40М)	9	Злежана рілля	3	7,5	2200	225
17	МТЗ-80	14	Стерня	3	5,3	1800	230
18	МТЗ-82	14	Луг некошений	3	5,7	1850	235
19	МТЗ-100	14	Луг скошений	3	6,3	1900	240
20	МТЗ-102	14	Цілина	3	6,7	1950	245
21	ЮМЗ-6Л	14	Поле свіжовиоране	3	5	2050	250
22	Т-150К	30	Поле культивоване	3	5,5	2100	220
23	К-701	50	Переліг 2-3 річн.	3	6	2150	225
24	Т-70С	20	Злежана рілля	3	6,5	2200	230
25	ДТ-75М	30	Стерня	3	7	1800	235
26	Т-150	30	Луг некошений	3	7,5	1850	240
27	Т-25	6	Луг скошений	3	5,3	1900	245
28	Т-16	6	Цілина	3	5,7	1950	250
29	ЛТЗ-55 (Т-40М)	9	Поле свіжовиоране	3	6,3	2050	220
30	МТЗ-80	14	Поле культивоване	3	6,7	2100	225
31	МТЗ-82	14	Переліг 2-3 річн.	3	5	2150	230
32	МТЗ-100	14	Злежана рілля	3	5,5	2200	235
33	МТЗ-102	14	Стерня	3	6	1800	240
34	ЮМЗ-6Л	14	Луг некошений	3	6,5	1850	245
35	Т-150К	30	Луг скошений	3	7	1900	250
36	К-701	50	Цілина	3	7,5	1950	220
37	Т-70С	20	Поле свіжовиоране	3	5,3	2050	225
38	ДТ-75М	30	Поле культивоване	3	5,7	2100	230
39	Т-150	30	Переліг 2-3 річн.	3	6,3	2150	235
40	Т-25	6	Злежана рілля	3	6,7	2200	240
41	Т-16	6	Стерня	3	5	1800	245
42	ЛТЗ-55 (Т-40М)	9	Луг некошений	3	5,5	1850	250
43	МТЗ-80	14	Луг скошений	3	6	1900	220
44	МТЗ-82	14	Цілина	3	6,5	1950	225
45	МТЗ-100	14	Поле свіжовиоране	3	7	2050	230
46	МТЗ-102	14	Поле культивоване	3	7,5	2100	235
	2	3	4	5	6	8	9
47	ЮМЗ-6Л	14	Переліг 2-3 річн.	3	5,3	2150	240
48	Т-150К	30	Злежана рілля	3	5,7	2200	245
49	К-701	50	Стерня	3	6,3	1800	250
50	Т-70С	20	Луг некошений	3	6,7	1850	220
51	ДТ-75М	30	Луг скошений	3	5	1900	225
52	Т-150	30	Цілина	3	5,5	1950	230
53	Т-25	6	Поле свіжовиоране	3	6	2050	235
54	Т-16	6	Поле культивоване	3	6,5	2100	240
55	ЛТЗ-55 (Т-40М)	9	Переліг 2-3 річн.	3	7	2150	245
56	МТЗ-80	14	Злежана рілля	3	7,5	2200	250
57	МТЗ-82	14	Стерня	3	5,3	1800	220
58	МТЗ-100	14	Луг некошений	3	5,7	1850	225
59	МТЗ-102	14	Луг скошений	3	6,3	1900	230
60	ЮМЗ-6Л	14	Цілина	3	6,7	1950	235
61	Т-150К	30	Поле свіжовиоране	3	5	2050	240
62	К-701	50	Поле культивоване	3	5,5	2100	245
63	Т-70С	20	Переліг 2-3 річн.	3	6	2150	250
64	ДТ-75М	30	Злежана рілля	3	6,5	2200	220
65	Т-150	30	Стерня	3	7	1800	225
66	Т-25	6	Луг некошений	3	7,5	1850	230
67	Т-16	6	Луг скошений	3	5,3	1900	235
68	ЛТЗ-55 (Т-40М)	9	Цілина	3	5,7	1950	240
69	МТЗ-80	14	Поле свіжовиоране	3	6,3	2050	245
70	МТЗ-82	14	Поле культивоване	3	6,7	2100	250
71	МТЗ-100	14	Переліг 2-3 річн.	3	5	2150	220
72	МТЗ-102	14	Злежана рілля	3	5,5	2200	225
73	ЮМЗ-6Л	14	Стерня	3	6	1800	230
74	Т-150К	30	Луг некошений	3	6,5	1850	235
75	К-701	50	Луг скошений	3	7	1900	240
76	Т-70С	20	Цілина	3	7,5	1950	245
77	ДТ-75М	30	Поле свіжовиоране	3	5,3	2050	250
78	Т-150	30	Поле культивоване	3	5,7	2100	220
79	Т-25	6	Переліг 2-3 річн.	3	6,3	2150	225
80	Т-16	6	Злежана рілля	3	6,7	2200	230
81	ЛТЗ-55 (Т-40М)	9	Стерня	3	5	1800	235
82	МТЗ-80	14	Луг некошений	3	5,5	1850	240
83	МТЗ-82	14	Луг скошений	3	6	1900	245
84	МТЗ-100	14	Цілина	3	6,5	1950	250
85	МТЗ-102	14	Поле свіжовиоране	3	7	2050	220
86	ЮМЗ-6Л	14	Поле культивоване	3	7,5	2100	225
87	Т-150К	30	Переліг 2-3 річн.	3	5,3	2150	230
88	К-701	50	Злежана рілля	3	5,7	2200	235
89	Т-70С	20	Стерня	3	6,3	1800	240
90	ДТ-75М	30	Луг некошений	3	6,7	1850	245
91	Т-150	30	Луг скошений	3	5	1900	250
92	Т-25	6	Цілина	3	5,5	1950	220
93	Т-16	6	Поле свіжовиоране	3	6	2050	225
94	ЛТЗ-55 (Т-40М)	9	Поле культивоване	3	6,5	2100	230
95	МТЗ-80	14	Переліг 2-3 річн.	3	7	2150	235
96	МТЗ-82	14	Злежана рілля	3	7,5	2200	240
97	МТЗ-100	14	Стерня	3	5,3	1800	245
98	МТЗ-102	14	Луг некошений	3	5,7	1850	250
99	ЮМЗ-6Л	14	Луг скошений	3	6,3	1900	220
100	Т-150К	30	Цілина	3	6,7	1950	225

Размещено на Allbest.ru